|
|
Центрифугирование также
является одним из способов безвибрационного уплотнения бетонных смесей. Оно
применяется при изготовлении труб, стоек опор ЛЭП, несущих колоин и других
изделий цилиндрической формы длиной 15 м и более и диаметром до 2,5 м. Суть этого способа заключается в том, что не полностью загруженная смесью форма с
большой скоростью вращается вокруг своей продольной оси. При вращении на
смесь воздействуют центробежные силы, в результате она равномерно
распределяется по стенкам формы и уплотняется, а внутри остается пустота в
виде цилиндра. Наружная конфигурация поперечного сечения формуемого изделия
может быть круглой, квадратной, многоугольной и др. Центробежные силы,
действующие на частицы твердой фазы и воду затворения, пропорциональны их
массе, квадрату угловой скорости и расстоянию центра массы от оси вращения.
Более тяжелые зерна заполнителя и цемента при вращении с большей силой
прижимаются к стенкам формы, вытесняя подвижный и более легкий компонент —
воду затворения. Количество воды в смеси уменьшается, и она приобретает
высокую степень плотности.
Процесс формования способом центрифугирования протекает в
два этапа: на первом этапе происходит равномерное распределение смеси по
внутреннему периметру формы и образование цилиндрической полости, на втором —
интенсивное прессование смеси под действием центробежных сил и «скрытой
вибрации», вызываемой сотрясением формы при вращении. Следует учитывать, что
при вращении формы на смесь помимо центробежных сил, направленных от оси
вращения к стенкам формы, действуют гравитационные силы (земного тяготения),
направленные вниз, равные произведению массы на ускорение свободного падения.
Для распределения смеси необходимо создать такие условия, при которых частицы
смеси, поднимаясь при вращении формы вверх, удерживались бы на стенках
центробежными силами и не отрывались от них под действием сил тяжести.
С целью ускорения формования увеличивают частоту вращения
центрифуг, применяют одновременное воздействие вибрации и укатку
свежеуложенного бетона. Установка предусматривает уплотнение
центрифугированием одновременно с вибрированием и последующим прессованием
внутренней поверхности трубы ( 3.57). Железобетонная труба формуется на
роликовой центрифуге с дополнительной вибрацией, создаваемой вибробалкон,
расположенной внизу по длине формы, и соприкасающейся с формой через ролики.
Затем при медленном вращении формы производится укатка бетона тяжелым катком.
При таком уплотнении улучшается структура бетона и повышается водонепроницаемость.
Центробежное формование осуществляется на центрифугах.
В зависимости от конструктивных особенностей различают четыре типа центрифуг
( 3.58).
В роликовой центрифуге форма с бандажами устанавливается
на ролики (могут быть сразу две формы на три ряда роликов). Один ряд роликов,
соединенных единым валом, — приводной. Форма вращается за счет фрикционных
сил сцепления бандажей с роликами. Форму загружают смесью на станке со
стороны открытых торцов формы с помощью лотковых или консольных бетоноукладчиков.
В осевой центрифуге заранее загруженная смесью форма
устанавливается на станке между двумя планшайбами и вращается вместе с ними.
Осевые центрифуги позволяют развичать большую скорость вращения, чем
роликовые, работают менее шумно, но усложнен процесс загрузки форм смесью.
Гироскопическая центрифуга состоит из четырех валов
со шкивами, соединенными двадцатью — тридцатью текстропными ремнями,
охватывающими по три шкива. Один вал со шкивами — приводной. Форма опускается
сверху на текстропные ремни. Загрузка формы бетонной смесью производится так
же, как на роликовой центрифуге, со стороны открытых торцов формы.
Гироскопические станки работают бесшумно и способны развивать большие
скорости вращения. Их недостаток — необходимо относительно часто заменять
износившиеся ремни.
В барабанной центрифуге форма устанавливается и
закрепляется внутри стационарных барабанов — шкивов, приводимых в движение
ременной передачей. Эти центрифуги используют для изготовления длинноразмер-
ных железобетонных изделий, таких, как конических опор, цилиндрических свай и
т. п. Благодаря повышенной жесткости барабана формы делают облегченными.
Имплозивное формование бетонных смесей осуществляют в
вакуумных установках, в которых герметичная вертикальная форма через затвор и
промежуточный бункер соединена с бетоносмесителем. В форме с помощью
вакуум-насоса создается разрежение до 0,02 МПа (0,2 атм). Бетоносмеситель
загружают компонентами смеси в количестве, необходимом для получения объема
бетона, несколько превышающего объем формы. Приготовленную смесь перегружают
в бункер. При резком открытии затвора бункера она устремляется в форму за
счет сил, вызываемых разницей давлений в герметичной форме и окружающей
атмосфере. Заполнение герметичного пространства формы происходит в доли
секунды, чему способствуют также гравитационные силы, действующие на смесь.
При ударе движущейся массы бетона о днище и стенки формы и резком ее
торможении возникает внутреннее давление, вызывающее деформации смеси и
интенсивное перемещение частиц, сопровождающееся уплотнением. Появляющиеся
при этом колебания в стенках формы и в смеси улучшают этот процесс, благодаря
тиксотропному разжижению смеси. Способ имплозивного формования используется в
ГДР для производства отдельных видов бетонных и железобетонных изделий и
замоноличивания стыков строительных конструкций. В нашей стране этот способ
проходит экспериментальную проверку.
|